표제지
목차
요약문 9
제1장 서론 20
1.1. 연구내용 및 범위 21
1.2. 연구수행 방법 21
제2장 본댐 이동에 따른 퇴사 및 플러싱 효과분석 23
2.1. 개요 23
2.2. 대상유역현황 24
2.2.1. 대상지 현황 24
2.2.2. 유량 및 유사량 27
2.3. 모형의 개요 및 적용 29
2.3.1. 모형의 개요 29
2.3.2. 격자구성 30
2.4. Flushing 효과분석 결과 35
2.4.1. 저수지 장기퇴적 모의 35
2.4.2. 본댐 이동에 따른 플러싱 효과 분석 38
2.5. 침사지 유입부 하상변화 45
2.6. 결론 및 제언 47
제3장 배사터널 및 침사지 효과분석 48
3.1. 개요 48
3.2. 입력자료 49
3.2.1. 유입유량 49
3.2.2. 유사 유입 51
3.3. By-pass 터널의 기능 54
3.3.1. 개요 54
3.3.2. By-pass 터널 내 유속 및 수위 55
3.4. 1차원모형 퇴적량 산정 58
3.4.1. CofferDam 상류 저수지의 성능 58
3.5. 자연형 침사지 내 유속분포 및 퇴적 65
3.5.1. 자연형 침사지 내 유속분포 65
3.5.2. 자연형 침사지 내 퇴적 67
3.6. 결론 및 제언 70
제4장 유사에 의한 수차 마모침식 사례조사 71
4.1. 마모침식 개요 71
4.2. 유사마모에 의한 주요 침식부위(반동수차 기준) 71
4.2.1. Stay Vane(Inlet system) 72
4.2.2. Guide Vane System 72
4.2.3. Turbine Runner 73
4.2.4. Labyrinth Seal 74
4.2.5. Shaft Seal 74
4.3. 수차코팅 방식 및 효과 비교ㆍ분석 74
4.3.1. 코팅 종류 및 적용효과(제작사별) 75
4.4. 수차 내마모성 및 내구성 향상을 위한 방안검토 80
4.4.1. 파키스탄 수력발전 현황 및 건설계획 80
4.4.2. 수차마모 주요인자 84
4.4.3. 수차 마모의 종류 88
4.4.4. 수차설비 마모사례 및 개선내용 89
4.4.5. 침사지 역할, 운영현황 및 효과 107
4.5. 결론 및 제언 113
제5장 결론 116
참고문헌 및 자료 119
[부록 1] HEC-RAS 결과정리 121
[부록 2] EFDC 결과정리 125
표 2.1. 직교곡선좌표계와 시그마좌표계의 계산특성 32
표 2.2. 수문(Gate) 제원 34
표 2.3. EFDC 검토조건 35
표 2.4. 연간 유입유사량과 퇴적량 및 포착률(플러싱 미적용) 37
표 2.5. 연간 유입유사량과 퇴적량 및 포착률(플러싱 적용) 38
표 2.6. 댐 위치별 퇴적량 및 포착률 40
표 2.7. 댐 위치별 플러싱 전ㆍ후 퇴적량 및 배사량 비교 41
표 2.8. 침사지 유입부 인근 하상고 변화 45
표 3.1. 유입유사 입경 및 비율 51
표 3.2. By-pass 터널의 제원 55
표 3.3. By-pass 터널 내 수심 및 유속(HEC-RAS 결과) 57
표 3.4. 플러싱 미적용 시 퇴적량 및 포착률 변화(1960~69) 60
표 3.5. 플러싱 미적용 시 퇴적량 및 포착률 변화(1990~00) 61
표 3.6. CofferDam부터 거리에 따른 연도별 퇴적량 - Clay 64
표 3.7. CofferDam부터 거리에 따른 연도별 퇴적량 - Silt 64
표 3.8. CofferDam부터 거리에 따른 연도별 퇴적량 - Sand 65
표 3.9. CofferDam부터 거리에 따른 연도별 퇴적량 - Gravel 65
표 3.10. 자연형 침사지 내 유입유사 농도 67
표 3.11. 자연형 침사지 내 퇴적 모의조건 67
표 4.1. Summary of hydropower resources in Pakistan 81
표 4.2. Existing hydropower project in operation in Pakistan 83
표 4.3. 수차발전기 추천 재질[B.N. Asthana, 2007] 88
표 4.4. 충돌 각 및 유속에 따른 수차 마모 종류(Matsumura and Chen, 2002) 88
표 4.5. 수차 마모 발달 정도에 따른 유형(Duan et al., 2002) 89
표 4.6. Mechanisms of solid particle erosion 89
표 4.7. Jhimruk River의 유사 농도(Biswakarma, 1998) 94
표 4.8. Satluj 강의 유사 농도[Geological Survey of India, 2007] 101
표 4.9. Satluj 강의 유사 구성 성분[Geological Survey of India, 2007] 101
표 4.10. 수력발전소 운영정지 사례 103
표 4.11. Pativilca 강의 유사 구성 성분 106
표 4.12. Pakistan 북부지역 주요 수력발전소 현황 110
표 4.13. Nepal 주요 수력발전소 현황 111
표 4.14. India 북부지역 수력발전소 현황 112
표 4.15. Patrind 수력발전소 Sand trap 제원 113
그림 2.1. Weir 위치 비교 24
그림 2.2. 사업대상지 위치 25
그림 2.3. 사업대상지 및 3차원 지형 26
그림 2.4. Patrind지역 연평균 일유량 27
그림 2.5. 유량-유사량 관계식(PES 산정) 28
그림 2.6. 유입유사의 입도분포곡선 29
그림 2.7. 3차원 지형자료 구축에 필요한 좌표값 생성 31
그림 2.8. 3차원 지형구축 32
그림 2.9. EFDC 평면격자구성 33
그림 2.10. 분석시 적용 댐 단면계획(실시설계) 34
그림 2.11. 시설물 평면계획(실시설계) 34
그림 2.12. 장기 저수지 퇴적모의 결과 36
그림 2.13. 플러싱 전ㆍ후 퇴적량 변화 비교 38
그림 2.14. 댐 위치별 유속분포 39
그림 2.15. 댐 위치별 배사량 비교 42
그림 2.16. 현재위치 플러싱 양상 43
그림 2.17. 변경위치 플러싱 양상 44
그림 2.18. 침사지 유입부 인근 하상고 변화 46
그림 3.1. 3가지 유사관리방안 49
그림 3.2. 연도별 관측된 평균유량과 최대유량 50
그림 3.3. 파트린드 유황곡선(1960~2007) 50
그림 3.4. 유입유사 누가입경비율곡선 52
그림 3.5. 유사분류별 연간 유입량 53
그림 3.6. By-pass 터널의 종단도와 입ㆍ출구 단면(Option 2) 54
그림 3.7. HEC-RAS모형을 이용한 By-pass 터널 구축 56
그림 3.8. 연도별 종단퇴적고 변화(1960~69) 59
그림 3.9. 연도별 종단퇴적고 변화(기존 분석, 2013) 59
그림 3.10. 연도별 종단퇴적고 변화(1990~00) 60
그림 3.11. CofferDam부터 거리에 따른 입경별 퇴적량(1yr) 62
그림 3.12. CofferDam부터 거리에 따른 입경별 퇴적량(5yr) 62
그림 3.13. CofferDam부터 거리에 따른 입경별 퇴적량(10yr) 63
그림 3.14. 자연형 침사지 내 유속분포 66
그림 3.15. 자연형 침사지 내 퇴적양상 68
그림 3.16. 자연형 침사지 내 퇴적양상(플러싱 시행) 69
그림 4.1. Stay vane에서의 침식현상_Cahua HPP 72
그림 4.2. Erosion at guide vane/Facing plate_Cahua HPP 73
그림 4.3. Erosion at runner blade_Cahua HPP 74
그림 4.4. Uncoated-Coated 수차효율 비교 76
그림 4.5. Coated runner 및 Uncoated Coated와의 효율비교 76
그림 4.6. Uncoated wicket gate 및 facing plate 77
그림 4.7. Uncoated runner 및 Coated runner 비교 77
그림 4.8. View of concrete dam from down stream side 78
그림 4.9. Geographical Map of Pakistan 81
그림 4.10. Major hydropower projects in Pakistan 82
그림 4.11. 수차 마모로 인한 형상 변형 86
그림 4.12. 유사 특성 및 충돌 각에 따른 마모 정도(Hojo et al., 1986) 87
그림 4.13. Kali Gandaki 수력발전소 위치 90
그림 4.14. 수력발전소 및 침사지 전경 90
그림 4.15. 수차 침식현황 및 코팅보수 92
그림 4.16. Jhimruk 수력발전소 위치 93
그림 4.17. Jhimruk 수력발전소 전경 93
그림 4.18. Concentration analysis result of sediment through turbine No.3 95
그림 4.19. Jhimruk 수차발전기 마모[B.S. Thapa, 2011] 95
그림 4.20. Result from the thermldynamic efficiency measurement 96
그림 4.21. Khimti 수력발전소 위치 97
그림 4.22. Khimti 수력발전소 전경 97
그림 4.23. Khimti 수차발전기 마모 상태[Bhola Thapa] 98
그림 4.24. Nathpa Jhakri 수력발전소 위치 99
그림 4.25. Nathpa Jhakri 수력발전소 전경 99
그림 4.26. Nathpa Jhakri 수력발전소 위치 100
그림 4.27. Nathpa Jhakri 수력발전소 수원(Water Source) 100
그림 4.28. Guide Vane 마모 모습 102
그림 4.29. Labyrinth Seal 마모 모습 102
그림 4.30. Runner 및 Bush 마모 모습[S.C. Gupta, 2008] 102
그림 4.31. Baira Siul 수력발전소 위치 및 전경 104
그림 4.32. Baira Siul 수차발전기 마모 모습[B.S. Mann, 2000] 105
그림 4.33. Cahua 수력발전소 위치 및 전경 106
그림 4.34. Cahua 수력발전소 수차발전기 마모 모습[Hari Prasad Neopane, 2010] 107
그림 4.35. 유입식(Run-of-river) 발전소 개요도 109
그림 4.36. 수로식(Waterway) 발전소 개요도 109